單環(huán)鎖相頻率合成器,單環(huán)鎖相頻率合成器是什么意思

單環(huán)鎖相頻率合成器,單環(huán)鎖相頻率合成器是什么意思

頻率合成的歷史

頻率合成器被人們喻為眾多電子系統(tǒng)的“心臟”。現(xiàn)代戰(zhàn)爭是爭奪電子頻譜控制權(quán)的戰(zhàn)爭。頻率合成器產(chǎn)生電子頻譜。在空間通信、雷達測量、遙測遙控、射電天文、無線電定位、衛(wèi)星導(dǎo)航和數(shù)字通信等先進的電子系統(tǒng)中都需要有一個頻率高度穩(wěn)定的頻率合成器。電子干擾使雷達、通信面臨著新的挑戰(zhàn)。通信在電子戰(zhàn)中跳頻體制成為一種重要的軍事通信手段。跳頻通信系統(tǒng)必須裝備與跳頻速度相適應(yīng)的頻率合成器。一個性能優(yōu)良的頻率合成器應(yīng)同時具備輸出相位噪聲低、頻率捷變速度快、輸出頻率范圍寬和捷變頻率點數(shù)多等特點。

率合成器一般可分為直接式、間接式（鎖相式）、直接數(shù)字式和混合式。 頻率合成理論大約是在30年代中期提出來。最初產(chǎn)生并進入實際應(yīng)用的是直接頻率合成技術(shù)。　　

六十年代末七十年代初，相位反饋控制理論和模擬鎖相技術(shù)的在頻率合成領(lǐng)域里的應(yīng)用，引發(fā)了頻率合成技術(shù)發(fā)展史上的一次革命，相干間接合成理論就是這場革命的直接產(chǎn)物。隨后數(shù)字化的鎖相環(huán)路部件如數(shù)字鑒相器、數(shù)字可編程分頻器等的出現(xiàn)及其在鎖相頻率合成技術(shù)中的應(yīng)用標志著數(shù)字鎖相頻率合成技術(shù)得以形成。由于不斷吸引和利用如吞脈沖計數(shù)器、小數(shù)分頻器、多模分頻器等數(shù)字技術(shù)發(fā)展的新成果，數(shù)字鎖相頻率合成技術(shù)已日益成熟。直接數(shù)字頻率合成(DDS)的出現(xiàn)導(dǎo)致了頻率合成領(lǐng)域的第二次革命。七十年代初，J.Tierney等人發(fā)表了關(guān)于直接數(shù)字頻率合成的研究成果，第一次提出了DDS的概念。由于直接數(shù)字頻率合成器(DDFS)具有相對帶寬很寬、頻率捷變速度很快、頻率分辨率很高、輸出相位連續(xù)、可輸出寬帶的正交信號、可編程和全數(shù)字化便于集成等優(yōu)越性能，因此在短短的二十多年時間里得到了飛速的發(fā)展，DDS的應(yīng)用也越來越廣泛。

頻率合成的基本概念

頻率合成(Frequeney Synthesis)是指以一個或數(shù)個參考頻率為基準，在某一頻段內(nèi)，綜合產(chǎn)生并輸出多個工作頻率點的過程。基于這個原理制成的頻率源稱為頻率合成器(Frequeney Synthesizer)。頻率合成器按頻率綜合方法可分為直接合成式(Direct Synthesizer)和間接合成式(IndirectSynthesizer)；從輸出信號間的相位關(guān)系可分為相干源和非相干源。

鎖相環(huán)路概述

鎖相技術(shù)是通信、導(dǎo)航、廣播與電視通信、儀器儀表測量、數(shù)字信號處理及國防技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用的一門重要的自動反饋控制技術(shù)。許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。

因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。

它具有如下特點：

１.具有頻率準確跟蹤性能

２.具有良好窄帶高頻跟蹤性能（稱載波跟蹤型）

３.具有良好的帶通濾波性能（稱調(diào)制跟蹤型）

４.具有良好門限效應(yīng)

５.易集成化，數(shù)字化

鎖相環(huán)路的基本原理

框圖如下：

PD ————產(chǎn)生誤差電壓 LF ————產(chǎn)生控制電壓 VCO ————產(chǎn)生瞬時輸出頻率

PLL環(huán)路在某一因素作用下，利用輸入與輸出信號的相位差產(chǎn)生誤差電壓，并濾除其中非線性成分與噪聲后的純凈控制信號控制壓控振蕩器，使相位差朝著縮小固有角頻差方向變化，一旦相位差趨向很小常數(shù)（稱為剩余相位差）時，則鎖相環(huán)路被鎖定了，w0=w1。

單環(huán)鎖相頻率合成器的概念和類型

鎖相環(huán)的環(huán)路是一個單環(huán)，這樣的鎖相環(huán)就被稱為單環(huán)鎖相環(huán)。將單環(huán)鎖相環(huán)應(yīng)用于頻率合成技術(shù)，這樣的設(shè)備就是單環(huán)鎖相頻率合成器，是鎖相環(huán)技術(shù)應(yīng)用的一種。有如下幾個類型：

1.基本單環(huán)頻率合成器

2. 帶有前置分頻的數(shù)字頻率合成器

3. 下變頻型的單環(huán)頻率合成器

4. 雙模前置分頻器型單環(huán)頻率合成器